基于日照辐射的严寒地区高层办公建筑形态节能研究

摘要

现代社会，随着经济的蓬勃发展与日新月异的城市建设，资源紧缺的全球化危机却越来越严重，成为我国必须面对的诸多挑战之一。建筑能耗在总消耗量中占据很大比重，而办公建筑则是现代建筑中能源消耗链的重要的一环。值得庆幸的是，建筑从业者及早发现问题，以新技术、新材料、新能源作为指导思想，在建筑设计的节能研究中获得了改善能源利用结构的显著成果。其中，太阳能作为无害的洁净能源，具备被更大规模开发利用的潜质。然而在现阶段的研究中，多是通过太阳能收集装置产生效用，很少有以太阳能利用作为前期设计核心，自上而下地指导方案生成的尝试。本文即是在这样的背景下，研究了严寒地区办公建筑形态参数与日照辐射间的定量关系。通过对既有办公建筑的抽样调查，建立严寒地区高层办公建筑典型形态数据参数组。在各形态要素模拟实验的基础上，得出形态设计参数组与日照辐射的最佳数量关系，从而探究建筑设计阶段更为有效地利用宝贵的日照辐射的方法。
　　本研究分析了低能耗办公建筑设计现状与严寒地区形态设计特征，提取当代办公建筑的形态参数，确立研究方法与框架。选择严寒地区代表城市哈尔滨进行实地调研，根据所采集的形态数据进行分析，总结地域建筑形态特点，得到严寒地区高层办公建筑的理想模型。之后利用Ecotect环境模拟软件与rhino/grasshopper形态模拟软件，分别以平面形式与立面形态作为量化条件，探究了包括建筑平面形态、表皮凹凸，建筑收分、旋转、渐消等变化对日照辐射的回应效果，得出各形态设计要素与日照辐射量的关系，从而找寻日照辐射最佳（满足冬季与夏季辐射差值最大）情况下的形态参数，为低能耗办公建筑方案阶段设计提供指导。严寒地区绿色建筑的进一步发展，离不开对办公建筑形态参数与日照辐射间的定量关系的探究。通过研究，探讨在方案设计过程中对环境参数的考量，日照辐射在技术层面以外的应用广度，以及环境因素更好地介入方案设计形态生成过程中的方式，从而开拓节能建筑的应用广度。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 研究的目的与意义

1.3 国内外相关研究现状

1.4 研究内容与研究方法

1.5 研究框架

第2章 建筑形态与日照辐射的理论基础与软件应用

2.1 严寒地区办公建筑设计概述

2.2 建筑形态学

2.3 太阳辐射基本理论

2.4 气象数据介绍

2.5 模拟研究软件概述

2.6 本章小结

第3章 严寒地区高层办公建筑形态数据分析与阈值构建

3.1 办公建筑抽样调查

3.2 办公建筑形态数据采集与分析

3.3 办公建筑形态阈值建立

3.4 高层办公建筑形态参量的优化趋势

3.5 本章小结

第4章 日照辐射驱动下的建筑形态优化与设计策略

4.1 Grasshopper-Ecotect模拟简述

4.2 日照辐射驱动下的平面形态优化

4.3 日照辐射驱动下的立面形态优化

4.4 日照辐射驱动下的建筑形态设计策略

4.5 本章小结

结论

参考文献

附 录 哈尔滨高层办公建筑调研结果

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢